retro an alise
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AVALIAO ESTRUTURAL DEAVALIAO ESTRUTURAL DEPAVIMENTOS PORPAVIMENTOS POR
RETROANLISERETROANLISE
Autor: Mauricio Luiz de Oliveira FrancoAutor: Mauricio Luiz de Oliveira Franco
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Tema largamente difundido Presena constante em encontros tcnicos
Defendido por muitos, mas criticado
Excelente ferramenta no processo no destrutivo
Muito utilizada no cenrio internacional
Novos programas de retroanlise
HISTRICO E BASE DO PROCESSO
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MDULO DE RESILINCIA, TENSES,MDULO DE RESILINCIA, TENSES,
DEFORMAES E DESLOCAMENTOS NASDEFORMAES E DESLOCAMENTOS NASCAMADAS DO PAVIMENTOCAMADAS DO PAVIMENTOBoussinesq (1885) , clculos de tenses eBoussinesq (1885) , clculos de tenses e
deformaes nos pavimentos, carga concentradadeformaes nos pavimentos, carga concentradavertical, em meio semi-infinito, elstico, homogneo evertical, em meio semi-infinito, elstico, homogneo eisotrpicoisotrpico
Prof. Donald M.Prof. Donald M. BurmisterBurmister (1943 e 1945) , clculo de(1943 e 1945) , clculo detenses e deformaes em sistemas de duas e trstenses e deformaes em sistemas de duas e trs
camadas, para materiais elsticos, isotrpicos ecamadas, para materiais elsticos, isotrpicos ehomogneos, em meio semi-finito e levando-se emhomogneos, em meio semi-finito e levando-se emconta a lei deconta a lei de HookeHooke
Francis Hveem (1951) , primeiro estudo sistemtico
da deformabilidade dos pavimentos, valoresmximos admissveis de deflexes para a vida defadigaRESILIRESILINCIANCIA (1955),(1955), repetiore
petiodo carregamento, defeitos tinham origem nado carregamento, defeitos tinham origem na fadigafadi
gado revestimento, devido a repetio de pequenasdo revestimento, devido a repetio de pequenas
deformaesdeforma
esplsticasplsticas
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3
1
1
3
h = h / h e = / = / h Poisson
d = 1 - 3
r = h / h Mr = d / r
Mdulo deResilincia
Solos
Ensaio Triaxial
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y
X
F
F
Compresso
Trao
x = 2F / td
y = - 6F / td
Mdulo deResilincia
Ensaio de compressodiametral
Mr = x/ t
Misturas asflticas
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Os valores dos coeficientes de Poisson, comumenteutilizados so: Concreto Betuminoso Usinado a Quente: 0,25 Bases Granulares: 0,35
Bases Cimentadas: 0,18 Bases Aditivadas com Cal: 0,20 Solos: 0,45
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Tenses, Deformaes e DeslocamentosTenses, Deformaes e Deslocamentos
Dmax
t
tc
v
v
revestimento
base
sub-base
subleito
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Clculo de Tenses, Deformaes eClculo de Tenses, Deformaes eDeslocamentosDeslocamentos
Existem muitos programasExistem muitos programas
Para esta apresentaPara esta apresentao enfocaremos doiso enfocaremos doisprogramas de fprogramas de fcil obtencil obteno, podem ser baixadoso, podem ser baixadospela Internetpela Internet
ELSYM5ELSYM5
EVERSERIESEVERSERIES
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ProgramaPrograma ELSYM5ELSYM5 ElasticElastic LayeredLayered SystemSystem
Universidade da Califrnia em BerkeleyUniversidade da Califrnia em Berkeley
KOOPERMANNKOOPERMANN etet al (1985) e patrocinado pelo FHWAal (1985) e patrocinado pelo FHWABurmisterBurmister
10 (dez) cargas, obtendo-se tenses e deformaes10 (dez) cargas, obtendo-se tenses e deformaes
em vrios pontos e tambm a bacia de deformaoem vrios pontos e tambm a bacia de deformao mmximo 5 camadasximo 5 camadas
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ProgramaPrograma EVERSERIES Pavement AnalysesEVERSERIES Pavement Analyses
ProgramsPrograms
WashingtonWashington StateState DepartmentDepartment ofof TransportationTransportation(WSDOT), a partir de p(WSDOT), a partir de programarograma do WESLEA do WESLEA WaterswaysWatersways Experiment Station, U.S. Army Corps ofExperiment Station, U.S. Army Corps ofEngineersEngineers
Apresenta trs programas independentesApresenta trs programas independentes
EVERSTRESS , EVERPAVE e EVERCALCEVERSTRESS , EVERPAVE e EVERCALC Similaridade com oSimilaridade com o ELSYM5ELSYM5
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Programa EVERSTRESS Programa EVERSTRESS LayeredLayered ElasticElasticAnalysisAnalysis
determina as tenses, deformaes edetermina as tenses, deformaes e
deslocamentos em um sistema de camadasdeslocamentos em um sistema de camadaselsticas semi-infinitaselsticas semi-infinitas
analisa estruturas contendo no mximo 5 (cinco)analisa estruturas contendo no mximo 5 (cinco)camadas, 20 (vinte) cargas e 50 (cinqenta) pontoscamadas, 20 (vinte) cargas e 50 (cinqenta) pontos
de avaliaode avaliao
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Programa EVERPAVE Programa EVERPAVE PavementPavement OverlayOverlayDesignDesign
programa de dimensionamento de pavimentosprograma de dimensionamento de pavimentos
baseado nos defeitos provenientes da fadiga porbaseado nos defeitos provenientes da fadiga portrincamentotrincamento ee trilhamentotrilhamento de rodasde rodas
fornecendo as espessuras necessrias parafornecendo as espessuras necessrias parasuportar os danos causados pelo trfegosuportar os danos causados pelo trfego
Programa EVERCALC Pavement Backcalculation
programa que estima os mdulos resilientes dascamadas do pavimento
mximo 5 camadas
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AVALIAO ESTRUTURAL DE PAVIMENTOSAVALIAO ESTRUTURAL DE PAVIMENTOS
dois processos : ensaios destrutivos e ensaios nodois processos : ensaios destrutivos e ensaios no
destrutivosdestrutivos
Ensaios Destrutivos
caracterizam-se pela retirada de amostras paraensaios em laboratrio, identificao dos materiais,espessuras das camadas, condies em que se
encontram, tendo como deficincia a inutilizao dolocal
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Ensaios No DestrutivosEnsaios No Destrutivos
O elemento principal para iniciar a avaliaoO elemento principal para iniciar a avaliao
estrutural de pavimentos, o levantamentoestrutural de pavimentos, o levantamentodeflectomtricodeflectomtrico, ou seja, medir as deflexes, ou seja, medir as deflexesocorridas no pavimento quando sujeito ao doocorridas no pavimento quando sujeito ao dotrfegotrfego
Deformada, deformada completa, bacia deDeformada, deformada completa, bacia dedeflexo, bacia de deformaodeflexo, bacia de deformao
Deflexo mximaDeflexo mxima
Raio de CurvaturaRaio de Curvatura
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Bacia de Deformao
0,0010,0020,00
30,00
0 20 40 60 80 100 120 140
Sensores (cm da carga)
D
eflex
es
m
m
/100
P
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Tipos de Aparelhos de Medio de Deflexes
Medidores EstMedidores Estticosticos
Ensaio de PlacaEnsaio de Placa VigaViga BenkelmanBenkelman VigaViga BenkelmanBenkelman AutomatizadaAutomatizada
Medidores VibratMedidores VibratriosriosDynaflectDynaflectRoadRoad RaterRater
Medidores de Pulso Falling Weight Deflectometer (FWD)
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Medidores de Deflexo Utilizados no BrasilMedidores de Deflexo Utilizados no BrasilVigaViga BenkelmanBenkelman
A.C.A.C. BenkelmanBenkelman durante os testes da WASHOdurante os testes da WASHO RoadRoad
TestTest(1953 )(1953 )DNER-ME 24/94 (DNER, 1994) e DNER-ME 61/94DNER-ME 24/94 (DNER, 1994) e DNER-ME 61/94
(DNER, 1994)(DNER, 1994)
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Medida de Deflexo com oMedida de Deflexo com o FallingFalling WeightWeight
DeflectometerDeflectometer (FWD)(FWD)
DNER PRO 273/96 (DNER, 1996)DNER PRO 273/96 (DNER, 1996)
DynatestDynatest FWD e oFWD e o KuabKuab FWDFWD
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CONVERSO DEFLEXES FWD PARA VIGACONVERSO DEFLEXES FWD PARA VIGA
BENKELMANBENKELMAN
inmeras formulaes
trabalhos de ps-graduao
estruturas especficas
Manual de Reabilitao de Pavimentos Asflticos doDNIT (1998)
DB = 20,645 x (DFWD 19)0.351
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CORREO DAS DEFLEXES PELACORREO DAS DEFLEXES PELA
TEMPERATURA DO PAVIMENTOTEMPERATURA DO PAVIMENTO
CAP material viscoso que muda de comportamentoCAP material viscoso que muda de comportamentocom a variacom a variao da temperaturao da temperatura
medidas com o FWD e tambm com a vigamedidas com o FWD e tambm com a vigaBenkelmanBenkelman, devem ser ajustadas pela temperatura do, devem ser ajustadas pela temperatura dopavimentopavimento
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Temperatura, F
Fato
rdeAjust
12 pol
8 pol
4 pol
2 pol
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Temperatura, F
FatordeAjust
12 pol
8 pol
4 pol
2 pol
bases granularesbases cimentadas
Adaptao de AASHTO, 1993
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O que umaO que uma retroanliseretroanlise??
Programa
Carga
Estrutura doPavimento
Espessura Poisson Mdulo Tipo
Pontos
Tenses, deformaese deslocamentos
Bacia de deformao
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PROGRAMAS DE RETROANLISEPROGRAMAS DE RETROANLISE
ProgramaPrograma ELSYM5 Elastic Layered System eELSYM5 Elastic Layered System e
Programa EVERCALC Programa EVERCALC PavementPavement BackcalculationBackcalculationBacias de deformaoBacias de deformaoAjustamento de TemperaturasAjustamento de TemperaturasCarga: 4.100 quilosCarga: 4.100 quilosPresso: 5,7Presso: 5,7 kg/cmkg/cmPontos de estudoPontos de estudo Raio de aplicaRaio de aplicao de carga: 15,0 cmo de carga: 15,0 cm
Coeficiente de PoissonCoeficiente de Poisson Espessura e tipo das camadasEspessura e tipo das camadas
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aceitao para a bacia de deformao
Do e D1 = mais ou menos 10% D2 e D3 = mais ou menos 30%
D4, D5 e D6 = mais ou menos 50%
RMS (Root Mean Square) ou RMSE (Root Mean SquareError)
RMS ERROR = [[[[1/n . (100 . (dc dm) / 2)2]]]]1/2
Onde: dc a deformada de campo
dm a deformada por retroanlisen o nmero de sensores do FWD ou viga
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Bacias na Retroanlise
0,00
10,00
20,00
30,00
0 20 40 60 80 100 120 140
Sensores (cm da carga)
Deflexes
(mm/
100)
Def. mdia
Retro mdia
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 ERROSH 01 Mdia 22,86 15,76 11,49 7,80 5,46 3,16 1,50
25,14 17,33 14,94 10,15 7,10 4,74 2,2520,57 14,18 8,05 5,46 3,83 1,58 0,75
Retroanlise 22,58 16,17 11,93 7,51 5,01 2,90 1,70 7,23
Intervalo de
aceitao
PROGRAMA EVERSTRESS LAYERED ELASTIC ANALYSIS
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O que temos de resultado?O que temos de resultado?
mmdulos, tensdulos, tenses, deformaes, deformaes e deslocamentoses e deslocamentos
das camadas nos pontos por ndas camadas nos pontos por ns solicitadoss solicitados
O que fazer com estes resultados ?
atravs dos valores modulares verificao darigidez das camadas constituintes do pavimento
MDIA MNIMO MXIMO
(kgf/cm) (kgf/cm) (kgf/cm)
REVESTIMENTOS 29.000 11.300 58.200
BASES (*) 2.700 1.000 7.300
SUB-BASES 1.500 700 3.000
REFOROS
SUBLEITO
1.200 300 3.000
SUBLEITO 1.500 800 2.700
CAMADAS
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Aplicao de Carga Ensaio de Mdulo
0,1 s
0,9 s
M = /
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VIDA DE FADIGAVIDA DE FADIGA
vida de fadiga: determinar a quantidade devida de fadiga: determinar a quantidade derepeties do eixo padro que os pavimentos temrepeties do eixo padro que os pavimentos temcapacidade de suportarcapacidade de suportar
verificar a vida remanescenteverificar a vida remanescente
MODELOS DE FADIGA
Revestimento
Modelo Pinto e Preussler (DNER, 1994):
log D = 3,148 0,188 x log Nu
Modelo da AASHTO (AASHTO, 1986)
Na = fo (4,325 x 10-3
x t-3,291
x E1-0,854
) fo = 18,4
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Modelo Salomo Pinto (PINTO e PREUSSLER, 2002):
N = 1,21 x 10-8 x (1/t)2,66 x fo fo = 105
Modelo da USACE (TRICHS, 2002):
Nu = 5,63 x 105
x (1/)2,61
x fo fo = 104
Asphalt Institute (WSDOT, 1995):
log Nf = 15,947 - 3,291 x log (t /10-6) 0,854 x log (Eac/103)
Subleito
Asphalt Institute (WSDOT, 1995):Nf = 1,07 x 1018x (10-6/v)4,4843
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Bases Cimentadas
Modelo de De Beer et al (Trichs, 1993):N = 10 (7,19 0,899 x SSR)
SSR = t / r r = 10,5 kgf/cm
Exemplo de trabalho realizado
Estudo de vida remanescente
Atendimento a vida proposta em projeto
RODOVIA BR 376 T h M d i J d i d S l C mbi (km 209 000 220 500) 02 Norte
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RODOVIA BR-376 Trecho Mandaguari - Jandaia do Sul - Cambira (km 209.000ao 220.500) 02 Norte
Km 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2
9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
Km 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2
9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
2 2 2 2 2 2 2 2 2
LD=91,7 0 LD=72,6 1 LD=45,1 1 LD=72,9 1 LD=58,1 1 LD=50,0 1 LD=36,7 1 LD=37,5 1 LD=63,1 1 LD=78,4
LE=73,7 9 LE=77,2 0 LE=48,6 1 LE=73,3 1 LE=51,7 2 LE=47,0 4 LE=48,9 6 LE=43,3 8 LE=57,2 9 LE=59,1
, , , , , , , , ,
5 4 2 9 9 3 3 0 6
6 4 0 8 6 0 4 4 0
* Restaurao anterior D Deflexes na pista direita* Geologia - Formao Serra Geral - deposio de lavas bsicas - Rochas baslticas - Solo argiloso E Deflexes na pista esquerda
* Nmero N AASHTO = 4,89 x 106 e USACE = 1,47 x 107 (Projeto)
ANTES DA RESTAURAO AP S RESTAURAO
Concreto Betuminoso Usinado a Quente Concreto Betuminoso Usinado a Quente
Brita Graduada Simples Binder
Basalto Decomposto
Solo Argiloso Cor vermelha
Racho
Solo Argiloso Cor vermelha
Cascalho DecompostoMoledo Decomposto
Argila Preta
7,0
A
p
s
A
n
t
e
s
A
n
t
e
s
5,0
5,0
6,04,0 5,0 4,0
6,0
A
p
s
23,0
10,0
19,0
10,0
18,0
15,0
32,0
11,0
21,0
15,0
25,0
10,0
25,0
12,0
20,0
15,0
27,0
16,5
26,5
10,5
50,0
segmento homogneo
espessuras e tipo de material
mdia das deflexes
MDULOS DE RESILINCIA (MPa)TRECHO 02 NORTE
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SubtrechoD0
(mm/100)
DesvioPadro
(mm/100)
CV(%)
nEspessura
Revest.Antigo (cm)
REVEST.ANTIGO
BASE SUB-BASE REFORO SUBLEITO
1 47 13 28 29 10,5 3.618 300 64 147 1122 42 9 22 44 10,5 4.974 300 95 50 1433 24 5 22 38 16,5 5.287 192 215
4 39 8 22 37 16,5 4.108 106 1215 28 7 26 49 15,0 6.604 216 1516 26 7 27 65 15,0 5.585 500 45 1707 21 6 26 88 15,0 5.594 490 1768 21 4 17 16 11,0 8.000 500 500 1749 32 9 27 16 10,0 6.535 353 174
10 40 8 21 9 10,0 3.363 474 128
SubtrechoD0
(mm/100)
DesvioPadro
(mm/100)
CV(%)
nEspessuraRevest.
Novo (cm)
REVEST.NOVO
REVEST.ANTIGO
BASE SUB-BASE SUBLEITO
1 28 10 35 6 10,0 5.827 1.413 178 300 134
2 31 6 19 10 6,0 6.116 2.313 300 127 1483 26 8 28 8 4,0 8.000 2.194 202 1574 33 8 22 6 5,0 8.000 1.976 109 1165 22 7 32 10 4,0 8.000 3.818 382 1586 27 15 54 14 4,0 8.000 1.804 415 76 1507 20 6 27 20 4,0 8.000 2.462 500 1768 21 3 15 18 4,0 8.000 4.767 500 500 1699 24 3 11 16 6,0 8.000 3.759 315 201
10 31 7 23 10 7,0 3.061 2.641 300 152
SubtrechoD0
(mm/100)
Desvio
Padro(mm/100)
CV(%) n
Espessura
Revest.Antigo (cm)
REVEST.ANTIGO BASE SUB-BASE REFORO SUBLEITO
1 47 13 28 29 10,5 1.800 180 140 120 952 42 9 22 44 10,5 2.200 190 150 120 1203 24 5 22 38 16,5 2.200 250 2004 39 8 22 37 16,5 2.200 110 1255 28 7 26 49 15,0 2.500 340 1406 26 7 27 65 15,0 3.200 360 170 1507 21 6 26 88 15,0 3.500 420 1708 21 4 17 16 11,0 3.200 550 500 1709 32 9 27 16 10,0 2.500 300 170
10 40 8 21 9 10,0 2.000 300 125
SubtrechoD0
(mm/100)
DesvioPadro
(mm/100)
CV(%)
nEspessuraRevest.
Novo (cm)
REVEST.NOVO
REVEST.ANTIGO
BASE SUB-BASE SUBLEITO
1 28 10 35 6 10,0 1.800 1.800 170 250 1352 31 6 19 10 6,0 700 3.500 280 140 1483 26 8 28 8 4,0 100 2.500 250 1564 33 8 22 6 5,0 70 2.100 230 1115 22 7 32 10 4,0 500 3.500 480 1556 27 15 54 14 4,0 400 1.600 320 350 1427 20 6 27 20 4,0 80 2.500 550 1688 21 3 15 18 4,0 80 2.500 600 1659 24 3 11 16 6,0 80 1.600 600 195
10 31 7 23 10 7,0 80 1.600 450 150
ANTES
( )
ANTES
DEPOIS
EVERCALC
DEPOIS
ELSYM
5
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subleito: similaridade entre os mdulos obtidos
pelos programas adotados, nas anlises antes e depoisdas restauraes; bases e sub-bases: foi constatada diferena entre osresultados apresentados pelos dois programas
utilizados; revestimentos: nenhuma similaridade entre osresultados obtidos pelos dois mtodos adotados. Osmdulos gerados pelo programa EVERCALC para
camadas de CAUQ so maiores que os gerados peloprograma ELSYM5
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VIDA
DE Pinto USACE AASHTO
FADIGA Revestimento Revestimento Revestimento Revestimento Subleito
02 NORTE 1,47E+07 1,47E+07 4,89E+06 4,89E+06 4,89E+06
1 3,98E+08 9,33E+09 3,39E+08 2,27E+06 3,77E+062 2,92E+07 1,09E+10 2,99E+07 2,04E+08 3,26E+22
3 1,51E+07 1,30E+11 6,99E+07 9,65E+08 5,47E+074 1,09E+07 6,49E+10 6,32E+07 1,26E+09 1,50E+075 4,52E+07 9,92E+09 6,86E+07 6,62E+07 7,68E+07
6 1,65E+07 6,00E+09 2,38E+07 3,61E+12 3,26E+22
7 2,80E+07 2,68E+11 1,81E+08 1,10E+09 1,41E+088 2,16E+07 2,40E+11 1,31E+08 6,18E+07 8,14E+08
9 1,51E+07 1,71E+10 8,46E+07 3,20E+09 3,67E+07
10 1,07E+07 6,58E+09 5,54E+07 2,37E+10 1,13E+07
MODELOS
Asphalt Institute
USACE = 1,47 x 107 AASHTO = 4,89 x 106
No atendimento: 1, 4, 10
02 N Mdulos de Resilincia Vida de fadiga
-
7/30/2019 Retro an Alise
34/35
02-N
Subtrecho Ligadas Base Sub-base Reforo Subleito Rev. antigo Ligadas Subleito
1 27.429 2.056 2.179 1.687 1.349 36.184 5,56E+05 2,01E+082 27.018 3.000 2.032 500 1.531 49.742 3,31E+05 1,07E+18
3 26.613 2.337 1.569 52.866 5,87E+05 4,74E+07
4 27.680 1.412 1.145 41.078 4,19E+05 1,88E+07
5 44.170 4.436 1.581 66.036 1,56E+06 6,54E+076 22.440 5.000 850 1.503 55.845 1,03E+06 9,87E+07
7 36.969 5.000 1.779 55.935 1,79E+06 1,32E+08
8 60.471 5.000 5.000 1.695 80.000 1,30E+06 7,87E+08
9 39.506 3.627 2.009 65.353 5,88E+05 2,92E+0710 25.481 3.475 1.579 33.632 4,41E+05 1,28E+07
Mdulos de Resilincia Vida de fadiga
Camada nica de mdulo equivalente
Mdulos mais prximos da realidade
Trecho recebeu intervenes, comprovando previso
de vida remanescente
-
7/30/2019 Retro an Alise
35/35
ObservaObservaes Finaises Finais
NNoo um processo preciso como o mum processo preciso como o mtodotododestrutivo, masdestrutivo, mas mais rmais rpido e de menos custopido e de menos custo
Ferramenta simples, necessita pelo menos uma vigaFerramenta simples, necessita pelo menos uma vigaBenkelmanBenkelman
LevantamentosLevantamentos deflectomdeflectomtricostricos (FWD) a n(FWD) a nvel devel de
gergerncia de pavimentosncia de pavimentos
UMA AVALIAUMA AVALIAO DO COMPORTAMENTO DE TODAO DO COMPORTAMENTO DE TODAA ESTRUTURA DO PAVIMENTOA ESTRUTURA DO PAVIMENTO